Реферат по философии
Выполнил:ст. гр. I-34 ЕгоровМ.В.
Проверил:Ермолаева Е.С
Иваново, 2007
Происхождение вселенной с научной точки зрения
До ХХ векасчиталось, что Вселенная бесконечна и неизменна во времени. Однако астрономы В.Слайфер и Э. Хаббл наблюдая за световым излучением, испущенным другимигалактиками обнаружили точнотакое же характерное расположение спектральных линий, что и в излучении отзвезд нашей Галактики. Единственная разница состояла в том, что все линии былисмещены к длинноволновому (красному) концу спектра излучения. Единственноеприемлемое объяснение заключалось в том, что эти галактики удаляются от нас: втаком случае расстояние между гребнями световой волны должно такжеувеличиваться. Аналогичным образом, если наблюдать излучение от приближающегосяисточника, гребни световых волн должны сгущаться, т. е. должна уменьшатьсядлина волны. Это явление, известно под названием эффекта Доплера.
В конце 1920-х годов Э. Хабблустановил замечательный факт, что красное смещение тем больше, чем дальшенаходится от нас галактика, Это означало, что галактики удаляются от нас соскоростями, примерно пропорциональными расстояниям от них. Вселенная оказаласьне статической, как думали раньше, а расширяющейся. Скорость расширения оченьмала: потребуется почти 20 млрд. лет, чтобы расстояние между галактиками удвоилось.Т.о. зная скорость расширения можно предположить, что примерно 15 млрд. летназад вся Вселенная была сосредоточена в одной точке – это состояние вселеннойназывают сингулярностью. Что было до сингулярности? Было ли сжатие всеговещества и текло ли обычное время или нет? Окончательного ответа на эти вопросыпока нет.
Существует теория «Большого взрыва», которая в настоящиймомент не имеет сколько-нибудь заметных недостатков.
Общая картина эволюции Вселенной и ее основные этапы вэтой теории выглядят примерно так:
1) В начальный момент времени (t=0) произошел взрыв.
2) В «Очень ранней Вселенной», соответствующей временименьше одной пикосекунды (1 пс = 10-12 с). Энергия частиц в этотмомент времени значительно больше тех энергий, которые к настоящему времениудалось получить на лучших ускорителях.
«Очень ранняя Вселенная» — это период, для которогомы используем экстраполяцию современных, хорошо установленных законов физики,хотя прекрасно понимаем, что надежность всякой экстраполяции не абсолютна. Нополная космологическая теория невозможна без понимания этого этапа: именнотогда формировались начальные условия, важные для всех последующих стадий. Сейчасмы лишь пытаемся реконструировать эти начальные условия по современнымнаблюдательным данным. Существуют два подхода к этой проблеме. Первый —реконструкция начальных условий по современной картине Вселенной. Второй —получение начальных условий из общих принципов и уравнений физики. Второйподход более фундаментален, но и связан с большим риском допустить ошибку.
3) Следующая после первой секунды фаза эволюции Вселенной— эра радиационно-доминированной плазмы, заканчивающаяся через 100 тыс. лет. Предполагаяоднородность Вселенной и принимая темп расширения согласованный с современнойситуацией, мы можем рассчитать все процессы, происходящие в этот период.Наиболее важными среди них являются аннигиляция частиц и античастиц (т.е. ихвзаимное уничтожение с образованием других частиц) и нуклеосинтез (т.е.образование водорода и гелия). То, что результаты наблюдений количестваводорода, гелия и других ядер совпали с тем, что было предсказано теориейнуклеосинтеза,— наибольший успех теории «Большого взрыва».
4) В процессе расширения Вселенной излучение и плазмамедленно остывают. Четвертый период начинается, когда электроны и протоныобразуют нейтральный водород. Мы называем этот период «прозрачной эрой»: почтивсе фотоны, имеющиеся в начальный момент периода «прозрачной эры» или позже,без столкновений достигают настоящего времени. Эти фотоны называются реликтовымизлучением. Наблюдая удаленные объекты, мы видим Вселенную такой, какой онабыла когда-то очень давно. (В частности, наблюдая космическое радиоизлучение,мы видим плазму в последний момент существования ионизованного водорода.)Именно в течение четвертого периода происходит образование наблюдаемой внастоящее время структуры Вселенной; речь идет о превращении почти однородногогаза в звезды, сосредоточенные в галактиках, и о распределении галактик впространстве.
Относительно будущей судьбы Вселенной, расширяющейся,начиная с «особой точки», есть два варианта. Какой из вариантов будет на самомделе, зависит от средней плотности космической материи в настоящую эпоху.
Если средняя плотность будет меньше критической, тоВселенная будет бесконечно расширяться. Спустя 100 триллионов лет остынут всезвезды, которые по массе намного меньше нашего Солнца. Хотя взаимное сближениезвезд — явление довольно редкое, тем не менее в течение последующих 1000триллионов лет количество таких случайных гравитационных взаимодействий будетпредостаточно, чтобы оторвать все планеты от их «материнских» звезд. Когда жеминует 1 000 000 триллионов лет, очередь дойдет и до звезд, подавляющеебольшинство которых покинет периферии галактик, а галактические ядра в результатегравитационного сжатия образуют гигантские черные дыры, превышающие по массемиллионы солнц. Такие же черные дыры, но еще более массивные возникнут и вцентрах бывших скоплений галактик. А вымершие планеты и другие типы малыхнебесных тел по истечении 10500 лет перейдут в совершенно новоефизическое состояние: их вещества превратятся в железо. Но это еще не все.Спустя 101027 лет жидкие сферические железные капли, пришедшие насмену звезд и планет, тоже превратятся в черные дыры...
Не излагая других теоретических выкладок, касающихсяпоследующих, невообразимо отдаленных во времени этапов эволюции физическойВселенной, ограничимся двумя замечаниями методологического характера.
Во-первых, обрисованная выше эволюционная картинавоспроизведена в рамках классической общей теории относительности, В контекстеже грядущей квантово-гра-витационной теории многое может предстать в ином,возможно, менее мрачном свете.
Во-вторых, исходя из опыта развития физики черных дыр,можно утверждать, что изложенные теоретические представления о «конечнойсудьбе» Вселенной носят лишь предварительный, во многом гипотетический характер.А потому некоторые из них могут быть подвергнуты существенному уничтожению врамках создаваемых ныне квантовой космологии и единой теории, нацеленной навключение в будущем и гравитации. В самом деле, представление о том, что через101027 лет все возможные физические тела, включая элементарныечастицы, превратятся в излучение, основано на гипотетическом допущении, чтостабильность известных типов элементарных частиц ограничена во времени и чтоони постепенно распадутся на кванты излучения и нейтрино. Однако этот вопроссам по себе остается открытым. Во всяком случае в нем еще многогипотетического, нуждающегося в дальнейшем теоретическом и особенно экспериментальномфизическом обосновании.
В-третьих, на достигнутом к настоящему времени уровнеэмпирико-астрономического знания вопрос о направлении и характере эволюцииВселенной в отдаленном будущем в принципе остается открытым: современнаякосмология еще не может утверждать с полной уверенностью, чем кончится ныненаблюдаемое расширение астрономической Вселенной. Хотя многие современныекосмологи высказываются именно за этот вариант, однако существуют не менеевеские аргументы и в пользу пространственно замкнутой пульсирующей модели.Так, ряд ведущих астрофизиков полагают, что во Вселенной кроме видимоговещества может существовать и много невидимой материи, учет которой существенноизменит общую оценку средней плотности космологического субстрата. Это значит,что Вселенная пространственно замкнута, а потому со временем ее нынешнеерасширение сменится сжатием.
Что касается возможности космологического обобщенияидеи круговорота материи, то мы имеем в виду следующее. Сейчас в связи с открытиямив нейтринной физике чаша весов вновь стала склоняться в сторону пульсирующеймодели, согласно которой наблюдаемое ныне расширение Вселенной через несколькодесятков миллиардов лет должно смениться обратным процессом — сжатием, а спустяпримерно 100 миллиардов лет она вновь «исчезнет» в пучине релятивистскогопространства и времени. В рамках данной модели круговорот материи приобрел быновое измерение. Следовало бы поставить вопрос уже не о круговороте составныхчастей Вселенной, а о круговороте самой Вселенной в целом, в ходе котороговозникали и исчезали бы не просто отдельные миры (Земля, Солнечная система илиГалактика), а вся Вселенная, как она предстает в зеркале современногоастрономического познания.
С этой общей точки зрения можно говорить не о бесконечнойпродолжительности существования данной конкретной формы Вселенной(расширяющейся системы скоплений галактик), а о бесконечном процессе качественныхпревращений космической материи, выражающемся в периодическом, в принципе непрекращающемся чередовании фаз ее расширения и сжатия.
Не означает ли описываемый вариант круговоротакосмической материи бесконечного повторения одного и того же?
Напротив, как показывают теоретические выкладки, каждыйновый цикл эволюции пульсирующей Вселенной может иметь в качестве начальныхусловий свой набор элементарных частиц с присущими им особыми физическимисвойствами; различные значения могут иметь также фундаментальные константы,входящие в математическую структуру физических законов эволюционирующейВселенной.
Прогресс в понимании возникновения, развития иструктуры Вселенной очень быстрый. Не исключено, что в ближайшие годы будутсделаны открытия, которые еще раз коренным образом изменят наши представления оВселенной в целом.
Литература:
1) «Прошлое и будущее вселенной», составитель Н.Д. Морозова,Москва, «Наука»,1986.
2) «Беседы о вселенной», Акбар Турсунов, Москва, Издательствополитической литературы, 1984.
3) Сайтhttp://myfsoy.narod.ru